科学者たちはカナダのバフィン島で驚くべき発見を行い、火山岩中に希ガスの一種であるヘリウム 3 が大量に検出されました。 この発見は、ヘリウム 3 が数千年にわたって地球の核から漏れ続けているという理論を裏付けるものです。 研究チームは、地球上でより一般的に見られるヘリウム4も岩石内で発見した。 この予想外の豊富なヘリウム 3 は、地球上にこの元素が存在するというこれまでの想定に疑問を投げかけます。 この発見を詳述した研究は、最近ネイチャー誌に掲載されました。
ヘリウム 3 はヘリウム 4 に比べて私たちの宇宙では希少です。 研究の筆頭著者であるフォレスト・ホートン氏によると、この希少性は、ヘリウム3が大量に生成または地球に添加されておらず、宇宙に失われているという事実によるものです。 地球の岩石部分が移動して対流すると、物質が上昇し、冷却されてから沈みます。 冷却プロセス中にヘリウムは大気中に失われ、最終的には宇宙に逃げます。
地球の核から漏れ出た元素を検出することは、地球の形成と進化を理解する上で極めて重要です。 この新しい発見は、地球が太陽系星雲、つまり近くで起きた超新星爆発によって崩壊した可能性が高いガスと塵の雲の中で誕生したという既存の仮説を強く裏付けるものである。 この星雲にはヘリウム 3 が含まれていたと考えられており、地球の核から漏れ出した微量の物質がこの理論を裏付けています。
地球の核とマントルの中に閉じ込められている内容物を調査するために、研究チームは、数百万年前にグリーンランドと北アメリカが分離していたときに噴出した古代の溶岩の研究を実施しました。 バフィン島は、火山崖、氷山、海岸線のホッキョクグマなどの独特の景観があり、研究にとって理想的な場所でした。 研究チームは島の岩石からサンプルを収集し、その測定により、以前に報告されているよりも高いレベルのヘリウム3とヘリウム4が検出されたことが判明した。
集められたそれぞれの岩石には科学的意義があり、発見を待つ宝物のようなものでした。 研究者らは、通常、ヘリウム 3 はヘリウム 4 原子 100 万個につき 1 個の割合で存在するのに対し、カンラン石結晶 1 グラムあたり約 1,000 万個のヘリウム 3 原子を発見したことに驚きました。
これらの岩石中にヘリウム 3 が存在することは、太陽系の形成時に太陽系星雲から受け継いだガスが、これまで考えられていたよりも地球内で良好に保存されていることを示唆しています。 しかし、このヘリウム 3 はどのようにして岩石の中にたどり着いたのでしょうか? 時間が経つにつれて、これらの元素は銀河の形成に組み込まれるようになりました。
私たちの太陽系は、太陽系星雲の中で約 4 年に形成されました。 50億年前。 星雲が超新星で崩壊すると、回転する円盤が形成され、最終的に太陽とその周囲の惑星が誕生しました。 太陽系星雲から受け継いだヘリウムは、惑星の形成中に地球の核に閉じ込められた可能性があります。 ヘリウム 3 は数百万年かけて核から漏れ出し、マグマプルームの形でマントルを通って地表に上昇し、最終的にバフィン島で噴火しました。 噴火前に形成されたかんらん石結晶だけが、地球深部からこのヘリウムを捕捉して保存しました。
この研究は、ヘリウム 3 が地球の核から長い間漏れ続けているという考えを裏付けていますが、正確な時期は不明のままです。 分析された溶岩サンプルは約6000万年前のもので、ヘリウムを運んだマントルプルームの上昇には数千万年かかった可能性がある。 したがって、これらの岩石で測定されたヘリウムは、約1億年前、あるいはそれよりも前に核から漏れ出した可能性があります。
幸いなことに、地球の核から漏れ出たヘリウムは、地球やその住民に害を及ぼすことはありません。 ヘリウムは物質と化学反応しない不活性ガスです。 そのため、人体や環境に悪影響を与えることはありません。
研究チームは今後、この核が他の軽元素の貯蔵庫として機能するかどうかを調査する予定で、これにより地球の外核の密度が予想より低い理由が説明される可能性がある。 惑星の居住性に重要な炭素や水素などの元素が核内に存在することや、それらが惑星の進化に及ぼす影響については疑問が残っている。 研究者らは、ヘリウムと他の軽元素との関係を研究することで、地球の構成や歴史についてさらなる洞察を得たいと考えている。